(57)【要約】【課題】電気伝導性反射防止コーティングを提供する。【解決手段】本発明は、２つの四分の一波長低屈折率層と、その間に挟まれた従来の二分の一波長高屈折率層を有し、高屈折率二分の一波長層が電気伝導層を形成し、これらの層の材料は、屈折率比（高屈折率／低屈折率）が１．４５〜１．５５となり、反射防止コーティングに広帯域幅を提供するように選択された、電気伝導性反射防止コーティングに関する。この二分の一波長電気伝導性高屈折率層は、好ましくは２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を提供する酸化インジウムチタンを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある中心波長を有する光に対して反射防止効果を提供する電気伝導性反射防止コーティングであって、
前記中心波長のほぼ４分の１の光学的厚さを有し、ある屈折率を有する第１の低屈折率層を含む第１の四分の一波長スタックと、
前記中心波長のほぼ２分の１の光学的厚さを有し、ある屈折率を有する透明で電気伝導性の第１の高屈折率層を含む二分の一波長スタックと、
前記中心波長のほぼ４分の１の光学的厚さを有し、ある屈折率を有する第２の低屈折率層を含む第２の四分の一波長スタックとを備え、
前記第１の高屈折率層の前記屈折率を前記第１の低屈折率層の前記屈折率で割った比が１．４５〜１．５５であり、
前記第１の高屈折率層が、２．０〜２．１５の屈折率を有する酸化インジウムチタン（ＩＴｉＯ）を含み、それによって前記コーティングが２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有し、４４０ｎｍ〜６７５ｎｍで０．５５％未満の反射率を提供する、電気伝導性反射防止コーティング。
【請求項２】
前記第１の四分の一波長スタックが、前記中心波長のほぼ８分の１の光学的厚さを有する前記第１の低屈折率層、および前記中心波長のほぼ８分の１の光学的厚さを有する第２の高屈折率層を含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
前記コーティングが２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有することを保証するために、前記第２の高屈折率層が前記第１の高屈折率層とほぼ同じ材料からなる、請求項２に記載のコーティング。
【請求項４】
前記二分の一波長スタックが、前記第１の高屈折率層と第３の高屈折率層との間に挟まれた第３の低屈折率層を含む、請求項３に記載のコーティング。
【請求項５】
前記コーティングが２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有することを保証するために、前記第３の高屈折率層が前記第１および第２の高屈折率層とほぼ同じ材料からなる、請求項４に記載のコーティング。
【請求項６】
前記二分の一波長スタックが、２つの内側低屈折率層間に挟まれた前記第１の高屈折率層、および２つの外側高屈折率材料を含む、請求項２に記載のコーティング。
【請求項７】
前記コーティングが２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有することを保証するために、前記外側高屈折率層が前記第１の高屈折率層とほぼ同じ材料からなる、請求項６に記載のコーティング。
【請求項８】
前記二分の一波長スタックが、前記第１の高屈折率層と下側高屈折率層との間に挟まれた中央低屈折率層を含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項９】
前記コーティングが２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有することを保証するために、前記下側高屈折率層が前記下側高屈折率層とほぼ同じ材料からなる、請求項８に記載のコーティング。
【請求項１０】
前記二分の一波長スタックが、２つの内側低屈折率層間に挟まれた前記第１の高屈折率層、および２つの外側高屈折率層を含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項１１】
前記コーティングが２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有することを保証するために、前記２つの外側高屈折率層が前記第１の高屈折率層とほぼ同じ材料からなる、請求項１０に記載のコーティング。
【請求項１２】
前記第１の高屈折率層の前記屈折率が２．０５〜２．１０である、請求項１に記載のコーティング。
【請求項１３】
前記第１および第２の低屈折率層の前記屈折率が１．３６〜１．４０である、請求項１に記載のコーティング。
【請求項１４】
前記第１の低屈折率層がフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）からなる、請求項１に記載のコーティング。
【請求項１５】
前記比が１．４８〜１．５２である、請求項１に記載のコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ用の高効率反射防止コーティング（ＨＥＡ）に関し、詳細には、最適な反射防止帯域幅を有する電気伝導性反射防止コーティング（electro-conductive, anti-reflection coating）に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９４９年８月９日発行の米国特許第２４７８３８５号（Ｇａｉｓｅｒ）、および１９６５年５月２５日発行の米国特許第３１８５０２０号（Ｔｈｅｌｅｎ）に開示されているような単純な反射防止（ＡＲ）コーティングは、基板上に載置された三層構造を含み、この構造では、所与の帯域幅の光の中心波長の半分の光学的厚さを有する高屈折率層が、中心波長の４分の１の光学的厚さを各々有する２つの低屈折率層の間に挟まれている。内側四分の一波長層は、基板を中央二分の一波長層と屈折率整合させ、一方外側四分の一波長層は、中央二分の一波長層を空気と屈折率整合させる。上記構造は、ＱＨＱ構造として知られている。
【０００３】
低屈折率の内側四分の一波長層が、中心波長の８分の１の光学的厚さを有する１つの高屈折率層および同様に中心波長の８分の１の光学的厚さを有する１つの低屈折率層を含む模擬的四分の一波長層で置き換えられている、１９６９年３月１１日発行の米国特許第３４３２２２５号（Ｒｏｃｋ）に開示されているものなど、性能を改善するための基本ＱＨＱ構造の改良が進められてきた。
【０００４】
より最近の開発としては、様々な理由により、たとえば電磁障害（ＥＭＩ）シールドを提供するため、また薄膜ヒータの用途向けに、基本ＱＨＱ構造に透明な電気伝導層を追加することが挙げられる。従来技術では、１９８３年１２月２７日発行の米国特許第４４２２７２１号（Ｈａｈｎら）、１９９７年９月１６日発行の米国特許第５６６７８８０号（Ｏｋａｎｉｗａ）、２００３年３月１１日発行の米国特許第６５３２１１２号（Ｃｈｕ）および２００３年７月１日発行の米国特許第６５８６１０１号（Ｃｈｕ）に開示されているように、透明な電気伝導層が酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から形成され、ＱＨＱ構造の外側、すなわち、基板の隣または外側の層上に配置される。遺憾ながら、ＩＴＯをベースとする電気伝導性ＡＲコーティングの反射率性能は、図１に示すように、特に可視帯域幅の下限および上限、すなわち、それぞれ４４０ｎｍおよび６７５ｎｍの近くでは従来の非伝導性ＡＲコーティングほど優れていない。というのは、ＩＴＯの屈折率がたとえば＜２と低すぎて、高屈折率と低屈折率の比が＜１．４５となってしまうからである。
【０００５】
ＩＴＯの屈折率は、コーティング速度または被膜の酸化レベルの関数である。すなわち、速度が遅くなるほど、スペクトルの可視域全体で屈折率が高くなる。コーティング速度を十分に遅くした場合、ＩＴＯは１０００ｎｍよりかなり上で透過性になり始めるが、酸化レベルが高くなるにつれて抵抗率が急速に増大する。それゆえに、ＩＴＯ膜で２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を提供する効果的なＥＭＩシールドＡＲコーティングを作製することができない。
【０００６】
したがって、従来のＩＴＯをベースとするＨＥＡコーティングは、４４０ｎｍおよび６５７ｎｍでの最大反射率が０．５５％であること、および０．５５％Ｒでの帯域幅率が少なくとも１．５３４であることを要求するＭＩＬ−Ｃ−１４８０６Ａ  １９７４年修正を満たすことを通常求められる航空電子工学機器、たとえば、ディスプレイ・カバー・ガラスには使用することができない。
【特許文献１】米国特許第２４７８３８５号
【特許文献２】米国特許第３１８５０２０号
【特許文献３】米国特許第３４３２２２５号
【特許文献４】米国特許第４４２２７２１号
【特許文献５】米国特許第５６６７８８０号
【特許文献６】米国特許第６５３２１１２号
【特許文献７】米国特許第６５８６１０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を有し１．４５〜１．５５の低屈折率に対する高屈折率の比をもたらす、＞２の屈折率を有する透明な電気伝導層をＱＨＱ構造に組み込んだ電気伝導性ＡＲコーティングを提供することにより、従来技術の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって本発明は、ある中心波長を有する光に対して反射防止効果を提供する、電気伝導性反射防止コーティングに関するものであり、このコーティングは、
中心波長のほぼ４分の１の光学的厚さを有し、ある屈折率を有する第１の低屈折率層を含む第１の四分の一波長スタックと、
中心波長のほぼ２分の１の光学的厚さを有し、ある屈折率を有する透明で電気伝導性の第１の高屈折率層を含む二分の一波長スタックと、
中心波長のほぼ４分の１の光学的厚さを有し、ある屈折率を有する第２の低屈折率層を含む第２の四分の一波長スタックとを備え、
第１の高屈折率層の屈折率を第１の低屈折率層の屈折率で割った比が１．４５〜１．５５である。
【０００９】
本発明を、その好ましい実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２を参照すると、本発明による電気伝導性反射防止コーティング構造１は、基板２、基板２に隣接する第１の低屈折率四分の一波長層３、第１の低屈折率層３より屈折率が大きい高屈折率二分の一波長層４、および屈折率が高屈折率層４よりも小さく、好ましくは第１の低屈折率層３と同じである第２の低屈折率四分の一波長層５を含む。第２の低屈折率層５は最外層であり、高屈折率層４の外側にあり、したがって高屈折率層４を外部損傷または外部露出から保護する。本発明によるコーティング構造は、可視スペクトル、すなわち４４０ｎｍ〜６７５ｎｍ用に設計され、したがって中心波長は約５５０ｎｍである。基板２は、必要であれば取り除くことができ、１．４〜１．７、好ましくは１．４５〜１．５５の屈折率を有する。ホウケイ酸フロートガラス（ｎ＝１．４７）およびソーダ石灰フロートガラス（ｎ＝１．５２）が理想的な基板を構成する。
【００１１】
二分の一波長層４は、電気伝導層をも形成し、好ましくは２．０５よりも大きく、より好ましくは２〜２．１５、さらに好ましくは２．０５〜２．１５、最も好ましくは２．０５〜２．１の屈折率を有する材料から形成され、それによりＱＨＱ構造用の高屈折率中間層および透明な電気伝導層を提供する。理想的な高屈折率電気伝導材料は、屈折率が２．０７の酸化インジウムチタン（ＩＴｉＯ）である。ＩＴＯの屈折率は、コーティング速度または被膜の酸化レベルの関数である。すなわち、速度が遅くなるほど、スペクトルの可視域全体で屈折率が高くなる。コーティング速度を十分に遅くした場合、ＩＴＯは１０００ｎｍよりかなり上で透過性になり始めるが、酸化レベルが高くなるにつれて抵抗率が急速に増大する。それゆえに、ＩＴＯ膜で２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のシート抵抗を提供する効果的なＥＭＩシールドＡＲコーティングを作製することができない。
【００１２】
第１および第２の低屈折率四分の一波長層３および５は、低屈折率材料の屈折率に対する高屈折率材料の屈折率の比、すなわち屈折率比が確実に１．４５〜１．５５となり、それにより、できる限り広い範囲の波長域で有効なＡＲ効果が、すなわち、０．５５％未満の反射率がもたらされるように、好ましくは１．４未満、より好ましくは１．３３〜１．４３、最も好ましくは１．３６〜１．４０の屈折率を各々有する類似のまたは異なる材料から形成する。屈折率比が増加または減少すると、有効なＡＲ効果を有する、すなわち０．５５％未満の反射率を有する波長域が減少する。理想的な低屈折率材料は、屈折率が１．３８のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）である。
【００１３】
図３は、電気伝導性ＨＥＡ１１が基板２、模擬的低屈折率四分の一波長層スタック１２、高屈折率二分の一波長層４（たとえば厚さ１３５ｎｍ）、および第２の低屈折率四分の一波長層５（たとえば厚さ９０ｎｍ）を含む、本発明の第２実施形態を示す。模擬的低屈折率四分の一波長層スタック１２は、高屈折率のほぼ八分の一波長層１３（たとえば厚さ１５ｎｍ）および低屈折率のほぼ八分の一波長層１４（たとえば厚さ３０ｎｍ）からなり、高屈折率層４および１３が低屈折率層５および１４と交互になっている。高屈折率八分の一波長層１３は、二分の一波長層４と同様の透明な電気伝導材料、好ましくは同じ材料、たとえばＩＴｉＯからなる。同様に、低屈折率八分の一波長層１４は、第２の低屈折率四分の一波長層５と類似の材料、好ましくは同じ材料、たとえばＭｇＦ２からなる。模擬的低屈折率四分の一波長層スタック１２により反射性能が増加し、加えてＱＨＱ構造に余分の電気伝導材料層が組み込まれている結果として伝導性能も増加する（たとえば、＜２０ｏｈｍ／ｓｑのシート抵抗）。
【００１４】
図４のプロットは、図３の伝導性の実施形態によってもたらされる拡張された帯域幅、すなわち０．５５％未満の反射率をもたらす波長範囲を標準的な非伝導性ＨＥＡと比較して示す。したがって、本発明による伝導性ＨＥＡは４４０ｎｍ〜６７５ｎｍで０．５５％未満の反射率をもたらす。
【００１５】
層３、４および５の各々は、高屈折率材料と低屈折率材料が交互になった２層以上の等価スタックで置き換えることができる。たとえば、図５を参照すると、元の二分の一波長層４が、第１および第２の高屈折率層２６および２７、たとえばそれぞれ厚さ４０ｎｍおよび９０ｎｍのＩＴｉＯと、その間に挟まれた低屈折率層２５、たとえば厚さ１０ｎｍのＭｇＦ２とからなる二分の一波長層スタック２４で置き換えられた６層の電気伝導性ＨＥＡ２１が示されている。第２の低屈折率四分の一波長層５は、実質的には同じままであるが、好ましくは厚さを約１００ｎｍに増大させる。同様に、高屈折率八分の一波長層１３（たとえば厚さ２０ｎｍ）および低屈折率八分の一波長層１４（たとえば厚さ２５ｎｍ）の厚さも調整する。あるいは、低屈折率スタック１２を単一の低屈折率四分の一波長層３で置き換えることもできる。さらに層を加えると、波長域の幅が増大するが、その帯域全体で反射率も増大する。電気伝導性ＡＲコーティング２１のシート抵抗、すなわち面積抵抗は、２０ｏｈｍ／ｓｑ未満のままである。したがって、可視光のみ用に設計される伝導性ＨＥＡコーティングの場合には、層の数を最小限に抑えておくが、可視光および赤外光用に設計されるコーティングは、図５および図６の６層または８層の実施形態を含むことがより適切である。
【００１６】
図６に示す８層の伝導性ＨＥＡコーティング３１の場合、元の二分の一波長層４が、中央高屈折率層３５、たとえば厚さ１０５ｎｍ〜１１０ｎｍのＩＴｉＯと、２つの内側低屈折率層３６および３７、たとえば厚さ１０ｎｍ〜２０ｎｍのＭｇＦ２と、２つの外側高屈折率層３８および３９、たとえば厚さ３０ｎｍ〜４５ｎｍのＩＴｉＯとを含む５層スタック３４で置き換えられる。余分の伝導材料、たとえばＩＴｉＯを加えると、ＡＲコーティング３１のシート抵抗を１５ｏｈｍ／ｓｑ未満に下げることができる。全体の厚さを増大させる場合、第２の低屈折率層５の厚さを好ましくは約１１０ｎｍ〜１１５ｎｍまで増大させ、高屈折率八分の一波長層１３（たとえば厚さ１５ｎｍ〜２０ｎｍ）および低屈折率八分の一波長層１４（たとえば厚さ３５ｎｍ〜４０ｎｍ）の厚さも調整する。あるいは、低屈折率スタック１２を単一の低屈折率四分の一波長層３で置き換えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】標準的な非伝導性高効率反射防止コーティング（ＨＥＡ）および酸化インジウムスズをベースとする伝導性ＨＥＡの反射率と波長の関係をプロットしたグラフである。
【図２】本発明による伝導性ＨＥＡの断面図である。
【図３】本発明による伝導性ＨＥＡの代替実施形態の断面図である。
【図４】標準的な非伝導性ＨＥＡコーティングおよび酸化インジウムチタンをベースとする伝導性ＨＥＡの反射率と波長の関係をプロットしたグラフである。
【図５】本発明による伝導性ＨＥＡの６層の代替実施形態の断面図である。
【図６】本発明による伝導性ＨＥＡの８層の代替実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  電気伝導性反射防止コーティング構造
２  基板
３  第１の低屈折率四分の一波長層
４  高屈折率二分の一波長層
５  第２の低屈折率四分の一波長層
１１  電気伝導性ＨＥＡ
１２  低屈折率四分の一波長層スタック
１３  高屈折率八分の一波長層
１４  低屈折率八分の一波長層
２１  ６層の電気伝導性ＨＥＡ
２４  二分の一波長層スタック
２５  低屈折率層
２６  第１の高屈折率層
２７  第２の高屈折率層
３１  ８層の伝導性ＨＥＡコーティング
３４  ５層スタック
３５  中央高屈折率層
３６、３７  内側低屈折率層
３８、３９  外側高屈折率層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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